8.4. Виды приводных передач шпинделя

Приводная передача шпинделя, ее вид и расположение зависят от типа станка, требуемой точности, предельных частот вращения и величины передаваемого усилия и может быть зубчатой, ременной и др.

Зубчатые передачи отличаются простотой и компактностью конструкции и возможностью передавать большие крутящие моменты (рис. 8.2, а) и применяются в токарных, сверлильных, фрезерных и многооперационных станках. Однако в связи с погрешностью шага передач не обеспечивается высокое качество обработанной поверхности, и их применение ограничивается частотой вращения до 35 с^–1. Зубчатые передачи не рекомендуется использовать в прецизионных станках.

Рис. 8.2. Кинематические схемы привода шпинделя с различными видами

приводных элементов и их расположение на шпинделе

Ременные передачи отличаются высокой плавностью вращения и уменьшением динамических нагрузок в приводе станка (рис. 8.2, б) и применяются в основном в токарных станках. Однако при этом несколько увеличиваются размеры привода и усложняется конструкция в связи с необходимостью наличия механизма натяжения ремня и в отдельных случаях – установки шкива на самостоятельные опоры для разгрузки шпинделя (рис. 8.2, в).

Кроме того в многооперационных станках с автономным шпиндельным узлом для привода шпинделя могут применяться зубчатые муфты (рис. 8.2, г) или шлицевые соединения, что повышает точность обработки в связи с исключением действия на шпиндель вибраций и тепла от работы зубчатых передач коробки скоростей.

Расположение приводного элемента (шестерни, шкива, зубчатой полумуфты и др.) шпинделя влияет на схему его нагружения, а следовательно, на его прогиб и реакции опор, поэтому необходимо выбирать оптимальный вариант. В общем случае приводные элементы могут располагаться на межопорной части шпинделя (см. рис. 8.2, а) на расстоянии b от передней опоры или на консольной его части со стороны задней опоры на расстоянии с (см. рис. 8.2, б). При применении разгрузочного устройства на подшипниках качения (см. рис. 8.2, в) и зубчатой муфты (рис. 8.2, г) или шлицевого соединения величи- на c не имеет значения.

При этом на шпиндель от приводного элемента действуют со-ответственно окружная F_t и радиальная F_r силы зубчатого зацепления (см. рис. 8.2, а), радиальная нагрузка ременной передачи F (см. рис. 8.2, б) и крутящий момент T при разгрузке шпинделя и зубчатой муфте (см. рис. 8.2, в, г), а также при шлицевом соединении.

Зубчатые колеса, располагающиеся на межопорном участке шпин-деля, должны быть ближе к его передней опоре, т. е. b должно быть минимальным.

8.5. Основные конструктивные параметры шпиндельного узла

Шпиндельный узел характеризуется соответствующими конструктивными параметрами. Главными размерами, устанавливаемыми при его расчете (см. рис. 8.2), являются диаметры шеек шпинделя в передней d и задней d_з опорах, величина вылета консоли его переднего конца а и расстояние между опорами l.

Диаметр шпинделя d в передней опоре может предварительно определяться по показателю быстроходности для выбранной кинематической схемы, т. е.

d = k / n_max.

Диаметр шпинделя d_з в задней опоре может предварительно определяться из условия

d_з = (0,8–0,9)·d.

Длина консоли переднего конца шпинделя а (см. рис. 8.2) в первом приближении принимается равной диаметру шпинделя в передней опоре, т. е. a = d.

Расстояние между опорами шпинделя l (см. рис. 8.2) в общем случае должно приниматься

l = (2,5–3,5)∙а

из условия обеспечения виброустойчивости и точности вращения при l ≥ 2,5 а и оптимальной жесткости при l ≤ 3,5 а.

Расстояния от передней или задней опоры b и c, на которых располагаются приводные элементы, выбираются конструктивно.